incendios en túneles. una visión de...

Incendios en túneles. Una visión de conjunto.

Manuel Romana RuizUniversidad Politécnica de Valencia

[email protected]

Manuel Romana RuizIncendios en túneles. Una

visión de conjunto 2

Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Esquema de la presentación

� Introducción� Causas de los incendios � Frecuencia de incendios� Riesgos para la vida humana� Magnitud de los incendios� Daños a la infraestructura del túnel



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011





Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Una intoxicación según “La Nueva España”, diario de Oviedo. 1/3



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011


AsturGalicia dio la noticia correcta http://asturgalicia.wordpress.com/2011/04/20/

La barricada en el exterior

El túnel corto de Riaño



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011


� El túnel corto de Riaño



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Incendios con más mortalidad en túneles en los últimos cuarenta años

sin datos9carreteraSuizaViamala2006

~140~130metroCorea del S.Daegu2003

1911carreteraSuizaS Gotardo2001

ninguno155funicularAustriaKaprun2000

4912autopistaAustriaTauern1999

3439carreteraFrancia/ItaliaMont Blanc1999

256289metroAzerbaiyánBaku1995

~15031metroU.K.Londres1987

27carreteraJapónNihonzaka1979

sin datos29ffcc..JapónFukui1972

sin datos34carreteraBosniaVranduk1971

HeridosMuertosTipo de túnelPaísLugarAño



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

� Japón construyó después el túnel para incendios experimentales de PWRI

� Se sentaron las bases del comportamiento del humo

� Japón siguió usando rociadores

El incendio del túnel de Nihonzaka� 11 de julio de 1979� Choque de 4 camiones y 2

autos a 400 m de la salida� Incendio inmediato

� 7 muertos� 2 heridos graves� 173 vehículos

� Los rociadores funcionaron ½ hora

� El fuego tardó más de tres días en apagarse



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Tres incendios recientes en túneles de carretera en Europa

� Túnel del Montblanc� 24 de abril de 1999

� Túnel del Tauern� 29 de mayo de 1999

� Túnel de S. Gotardo� 24 de octubre de

2001



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Reflexiones de Francisco Palazón (2003)

“En la Europa Comunitaria mueren anualmente unas 40.000 personas en accidentes de circulación. Los siniestros del túnel del Mont Blanc, Tauern y San Gotardo produjeron, en casi cuatro años, 60 víctimas mortales. Debido a la alarma social causada por estos siniestros, se han hecho, para mejorar la seguridad en túneles, esfuerzos comparables a los destinados a combatir la siniestralidad regular de más de 150.000 muertos en este mismo periodo de tiempo en las carreteras europeas”.

Francisco Palazón es experto en ITS en túneles



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011





Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011 � En la mayoría de los casos no es un accidente

� Arde el vehículo (con fugas de combustible)� Por calentamiento del motor

� Más frecuente en túneles de montaña con rampas� Por problemas del circuito eléctrico

� Arde la carga� Materiales combustibles (paja, margarina, neumáticos)� No frecuentemente las mercancías peligrosas

� Generalmente arde un solo vehículo (Guadarrama, Ekeberg)� A veces entra ardiendo en el túnel (¿Túnel de la Mancha?)� El fuego dura minutos y puede ser controlado

� El Adif exige autoapagado en los vehículos de obra en los túneles largos

Causas de los incendios en túneles de carretera 1/2



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

� En incendios graves, con víctimas, la causa suele ser un accidente previo� Sucedió en 13 de los 15 fuegos más desastrosos� Una excepción: el fuego en el túnel del Mont Blanc por auto

ignición de un camión trailer� Según los testigos el fuego se inició al comienzo del paso del

túnel o antes (¿entró ardiendo?)� Generalmente arden varios vehículos� El fuego dura de varias horas a días y es muy difícil de

controlar

Causas de los incendios en túneles de carretera 2/2



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Causas de los incendios en túneles ferroviarios

� En muchos casos es un fuego eléctrico originado por mal funcionamiento de un equipo eléctrico menor en un vagón� En el incendio del túnel de Fukui una cafetera eléctrica en el

coche restaurante� En el incendio del túnel de Kaprun un calefactor eléctrico

añadido, a posteriori, en la cabina � En otros casos se origina por chispas debidas al mal

funcionamiento de la catenaria y/o la toma de corriente del tren

� En los casos de fuegos más destructivos (sin víctimas) descarrila un tren con mercancías peligrosas combustibles dentro del túnel � Incendio del túnel ferroviario de Caldecott� Incendio del túnel ferroviario urbano de Baltimore



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Causas de los incendios en túneles en construcción

� Son posibles dos tipos de incendio� Incendio de un equipo complejo con bastante material

combustible (como por ejemplo una tuneladora o parte de su back-up).� Carga de fuego posible 15-45 Mw. � Gran cantidad de humo� Debe tener refugios para el personal

� Incendio de un vehículo (camión, locomotora...) con una carga combustible relativamente reducida. � Carga de fuego posible 6-10 Mw. (En Metro de Madrid 6-8 Mw.)� Cantidad reducida de humo � Debe ser posible la autoextinción



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Incendio en túnel en construcción en la A-86 en París (2002) 1/3



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011


La prensa usó un tono apocalíptico. No hubo heridos



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011


� Ardió por completo la tuneladora (el siniestro en un túnel más caro para las compañías de Seguros)

� Los obreros se refugiaron en la cámara delante de la cabeza perforadora y resultaron ilesos



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011





Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Frecuencia de incendios entúneles de carretera

� No hay datos estadísticos fiables� Nunca es mayor de 25 cada 108 veh-Km.� En Francia 0-10 cada 108 veh-Km. (1980-2000)� La frecuencia es mayor

(del orden de 1 incendio/mes a 1 incendio/año):� En túneles urbanos� En túneles largos de muchos vehículos pesados� En túneles de montaña con rampas largas� Siempre con un tráfico elevado

� En algunos túneles transalpinos hay más fuegos con vehículos pesados que con ligeros

� En el 40% de los túneles nunca hubo un fuego



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011





Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Riesgos para la vida humana

� Alta temperatura del aire (>80ºC)� Radiación de calor del fuego

� <2,5 kW/m2 máxima para usuarios� ~5 kW/m2 máxima para bomberos equipados

� Gases tóxicos (CO, NO, HCN, HCl...)� Según el material que arda

� Pérdida de visibilidad a menos de 7 m� Caída de objetos y/o elementos (>450ºC)� Destrucción de equipamientos de seguridad� ¿Lajeo (“spalling”) del hormigón?



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011





Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Incendios experimentales en túneles

� Pioneros� Túnel de Ofenegg (Suiza, 1965)� Túnel de Zwenberg (Austria, 1974-5)� Galería de ensayo PWRI (Japón, 1980)

� Primeros sistemáticos� Ensayos Eureka FIRETUN de la Unión Europea (Noruega,

1990-2)� Memorial Túnnel (USA, 1993-5)

� Actualmente� Túneles de ensayo en varios países � Tunel de Runnehamar en Noruega (desde 2003)� Túnel de S. Pedro de Anes en Asturias



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

El túnel de Runehamar� Es un tramo de

carretera abandonado� Hay tres túneles� En 2 se pueden hacer

ensayos de fuegos � El gálibo es muy

reducido, lo que distorsiona algunos resultados



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

El túnel de S. Pedro de Anes

Túnel para incendios experimentales construido por la Fundación Barredo en Asturias, en

un tramo abandonado del ferrocarril minero Langreo-Gijón

Acceso por el 1er túnel ferroviario en España en el ffcc minero Langreo-Gijón



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Magnitud de los incendios 1/2

Holanda3001.500Cisterna: 50 m3 de gasolina

EUREKA3088Camión pesado

EUREKA20-3065Remolque TIR

EUREKA2041Autobús

EUREKA4.57Microbús

EUREKA46Turismo

Finlandia2.5-53-3.9Turismo

Observaciones(MW)(GJ)Tipo de vehículo

CARGA POTENCIA



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Magnitud de los incendios 2/2

COCHE

CAMION

Horas

MW

30



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

� Larga duración por falta de oxigeno (varias horas)� Altas temperaturas � Curvas de fuego� RWS

� En Holanda

� ISO� Para edificios� Codigo Técnico Edificación� Recomendada por PIARC

� HCinc / HCM� Curva HC del Eurocódigo incrementada (1300/1100)� Recomendada por PIARC en túneles y/o zonas críticas

Características / Curvas de fuego

HC



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Control humano vs. Control automático� La temperatura aumenta muy deprisa (< 8 a 10 min)� La respuesta de protección debe ser muy rápida� El control automático de la respuesta es más rápido que el humano� Es un tema en discusión. ¿Control automático supervisado por hombre?

Variación de la velocidad longitudinal del aire en el túnel del MontBlanccon control automático y control humano manual



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Temperaturas en los paramentos en ensayos en Runehamar

800º-1.000ºPesados200º-400ºCoches



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Incendios tipo en túneles carreteros en explotación (para cálculo)

� UNECE 30 MW� (“fuego de un vehículo

pesado con una carga no muy combustible”)

� Tiempo al pico de fuego: 10 minutos

� Caudal de humo: 80 m3/s� Duración: > 60 min.

� DGC (Min. Fomento)� 30 MW� Caudal de humo: 80 m3/s

� CETU (túneles normales)

-21 ligero

>300200Cisterna

8030Camión

5015Furgoneta

-82/3 ligeros

Caudal de humo(m3/s)

Pot.(MW)

Incendiotipo



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011



� A instalaciones y equipamientos� A la infraestructura civil complementaria� Al conjunto sostenimiento-revestimiento



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Daños a las instalaciones y equipamientos� Muchas instalaciones y

equipamientos están en las paredes y en el techo del túnel

� Un incendio puede dañarlas si no están debidamente protegidas

� El corte de las líneas de comunicación y control puede impedir la respuesta al fuego Daños en el túnel del Negrón en la A-

66 después del incendio de un camión, 2008 (fuente TEKIA)



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Daños a la infraestructura civil complementaria� El fuego puede afectar a elementos auxiliares de la

obra civil de infraestructura� Forjados de separación de los conductos de aire� Apoyos de los forjados de los conductos de aire� Revestimientos complementarios� Fijaciones de elementos de las instalaciones de protección

� La caída de estos elementos puede suponer un riesgo adicional para las personas

� Normalmente estos daños ocurren a más de 300º y varios minutos después del incendio� Los usuarios deben haber escapado ya por las galerías� Los bomberos y el personal de socorro corren riesgo



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Elementos caídos después del fuego de 2001 en el túnel de S. Gotardo



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Reconstrucción del forjado de ventilación del túnel del Tauern, después del fuego de 1999



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Daños en el túnel del Montblanc después del incendio de 1999



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Daños en el túnel del Kaprun después del incendio de 2000



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Pérdida de resistencia del hormigón

� A compresión� Se mantiene hasta 300o

(posible pérdida ~30%)� Decrece en 300o-900o

� Se anula a 900o

� A tracción� Se mantiene hasta 150o

� Decrece en 150o-500o

� Se anula a 500o

Variación de la resistencia a compresión simple (Cheyrezy

et al , 2001)



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Comportamiento del hormigón

Comienza la fusión1.200o

Pérdida total del agua de hidratación800o

Disociación del carbonato cálcico700o

Fuerte incremento de la fluencia600o

Disociación de hidróxido de calcio400o

Comienza pérdida de resistencia (ar. sil.)300o

Pérdida de agua capilar y de adsorción100o-150o

Muy escaso<100o

Efecto físico-químicoTemperatura (o)



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Lajeo (“spalling”, desconchado) 1/2

� Rotura superficial de lajas por:� Incremento de la compresión� Vaporización del agua con aumento de

la presión intersticial (basta una humedad del 2-3%)

� Se reduce añadiendo fibras de polipropileno al hormigón, que funden a 160º, creando huecos.

� Debe incrementarse el recubrimiento de las armaduras

� Riesgo de desconchado (1) de las armaduras según el recubrimiento mínimo y la tensión de compresión (Eurocódigo)

� El riesgo es mayor cuanto mejor es la calidad del hormigón



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Lajeo (“spalling”, desconchado) 2/2

Ensayo de fuego sobre un panel en la galería de Hagerbach (Sargans, Suiza)



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Daños en el túnel de la Mancha después del incendio de 2000

El hormigón era de alta resistencia. Las armaduras quedaron al descubiertopero el túnel no se deformó ni entró agua. La reparación se realizó con

hormigón proyectado armado con fibras metálicas



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Comportamiento del acero

� Perdida de resistencia a tracción a 350º� Temperatura máxima en las armaduras del hormigón

� En Alemania 300º� En Holanda 250º

� En el proyecto EUREKA se comprobaron temperaturas en las paredes de 300º a 30 m a barlovento y a 100 m a sotavento del incendio

� El hormigón armado trabajando a flexo-tracción puede perder su capacidad resistente a 200º-300º

� Los incendios son mucho más peligrosos en túneles de sección rectangular porque el hormigón trabaja a flexión y necesita la armadura para que la estructura no colapse

� Los incendios son muy peligrosos en los falsos techos, tabiques etc� Debe controlarse la resistencia al fuego de apoyos y anclajes



Jorn

ada

técn

ica:

Fue

gos

en T

únel

es, B

arce

lona

, 5 d

e m

ayo

de 2

011

Daños observados en el hormigón después de incendios

?100m muy dañados en clave141.000º?1.999Tauern

?¿900m? dañados en clave53>1.000º1.999Mont

Blanc

400 mm50 m destruidos 500 m dañados91.100º1.996De la

Mancha

Espesor de lajeoDañosDurac.

(horas)T(ºC)AñoTúnel

Incendios en túneles. Una visión de

conjunto.

Manuel Romana RuizUniversidad Politécnica de Valencia

[email protected]

Gracias por su atención

incendios en túneles. una visión de...

Documents